Сложность оптимизационных задач обеспечения квантовой устойчивости национальных блокчейн-экосистем и платформ является экспоненциальной по времени. Современные компьютеры не в состоянии за разумное время найти точное решение таких задач для практически релевантных размерностей. Одним из возможных путей разрешения данной проблемы является создание и использование машин, основанных на различных физических принципах, специально предназначенных для решения задач оптимизации. В настоящей статье для решения названных задач предлагается использовать метод квантового отжига и расширенную модель Р. Поттса. Приводится аргументация, что эффективность квантовых алгоритмов связана с особенностями структуры энергетического профиля: наличием в термодинамическом пределе областей с большой плотностью локальных минимумов. Задача оптимизации ставится в форме задачи квадратичной бинарной оптимизации без ограничений (QUBO) либо в эквивалентной ей форме задачи Изинга. Это позволяет определять глобальные минимумы энергетического ландшафта, отражающие поведение блокчейн-систем в условиях квантовых атак Шора и Гровера и их известных модификаций, а также оптимальные процессы самовосстановления упомянутых блокчейн-систем, препятствуя их переходу в необратимые катастрофические состояния и отказу в облуживании в целом.
< ... >
The complexity of optimization tasks to ensure the quantum stability of national blockchain platforms is exponential in time. Modern computers are not able to find an accurate solution to such problems in a reasonable time. One of the possible ways is to create and use machines based on various physical principles specifically designed to solve optimization problems. In article, it is proposed to use the quantum annealing method and the extended Potts model to solve these problems. It is argued that the effectiveness of quantum algorithms is related to the features of the energy profile structure, such as the presence of regions with a high density of local minima in the thermodynamic limit. The optimization problem is presented in the form of (QUBO), or in an equivalent form — in the form of the Ising problem. This allows us to determine the global minima of the energy landscape, reflecting the behavior of blockchain systems under the conditions of quantum attacks by Shor and Grover and their well-known modifications, as well as optimal self-healing processes.
Keywords:
blockchain platforms, quantum security threat, Shor and Grover quantum attacks, QUBO, Ising model, Potts model, quantum annealing